El primero en sugerir que
los mecanismos de conducción eran completamente distintos fue Arrhenius. Entre
1880 y 1890, Arrhenius, estudiando la conductividad eléctrica de soluciones
ácidas, sugirió que el mecanismo de conducción eléctrica en determinadas
sustancias ocurría debido a la migración de los iones y no de los electrones
como en los conductores metálicos. Esta hipótesis abrió las puertas para una serie
de desarrollos sobre la conductividad eléctrica y por eso le concedieron el
premio Nóbel de química.
Actualmente se verifica que
la conducción eléctrica ocurre por la migración, de electrones o iones, en
distancias del orden del tamaño de los cristales. La conducción generalmente
prevalece para uno u otro material, pero en algunos materiales inorgánicos la
conducción electrónica y iónica es observada simultáneamente [1].
Uno de los aspectos más
importantes de los defectos, es que hacen posible el movimiento de átomos o
iones dentro de la estructura. El movimiento de los átomos en una red
cristalina se explica por los fenómenos de difusión y conductividad iónica. Son
dos los posibles mecanismos para el movimiento de los iones a través de la red,
los cuales se observan en las figuras 2.5 y 2.6. Son los mecanismos de vacancias
e intersticial, conocidos como modelos de saltos y en él se ignoran movimientos
cooperativos más complicados.
Los valores de conductividad
típicos están en la Tabla
2.1[1]. Las conductividades son generalmente dependientes de la temperatura y
aumentan con el incremento de la temperatura para todos los materiales, excepto
los metales. En este caso, la mayor conductividad es observada a bajas
temperaturas.
Tabla 2.1: Valores típicos de conductividad eléctrica [1].
Conductores iónicos
|
Cristales iónicos
|
< 10-16-10-4 (Wcm)-1
|
Electrólitos sólidos
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10-4-101 (Wcm)-1
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Electrólitos Fuertes (líquidos)
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10-1-103 (Wcm)-1
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|
Conductores Eletrónicos
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Metales
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103-107 (Wcm)-1
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Semiconductores
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10-7-105 (Wcm)-1
|
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Aislantes
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< 10-10 (Wcm)-1
|
La conductividad iónica,
derivada de la migración de los iones, no ocurre en gran extensión en la mayoría
de los sólidos iónicos y covalentes, tales como los óxidos y haluros. Puede
parecer polémico mencionar la conductividad iónica en sólidos covalentes, sin
embargo, es necesario tener en mente que la expresión "sólidos
covalentes" se refiere a la predominancia de la covalencia, sin despreciar
cualquier proporción del carácter iónico en los enlaces. En estos casos, los
átomos tienden a quedarse esencialmente fijos en sus posiciones en el retículo
y sólo pueden moverse a través de defectos en el retículo cristalino [1].
Únicamente a temperaturas altas, donde la concentración de los defectos es
realmente elevada y donde los átomos adquieren energía térmica, entonces la
conductividad iónica se hace apreciable. Como ejemplo, la conductividad iónica
del NaCl a aproximadamente 1073 K (800 ºC ), un poco debajo de su fusión, es
aproximadamente 10-1 (Wm)-1,
mientras a la temperatura ambiente el NaCl es un aislante [1].
Existe, sin embargo, un
grupo de sólidos llamados indistintamente electrólitos sólidos, conductores
iónicos rápidos o conductores superiónicos, en los cuales un conjunto de iones,
los aniones o los cationes, pueden moverse libremente.
Referencias:
[1] Química de materiales, Carlos Córdoba Barahona, universidad de Nariño (1998)
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